[发明专利]基于涡轮与齿轮的扭力冲击器

摘要

本发明提供了一种基于涡轮与齿轮的扭力冲击器，解决了钻井过程中钻头产生的粘滑振动现象。其技术方案为：由涡轮总成、转换接头、冲击总成组成，涡轮总成在钻井液的冲击作用下产生高速旋转运动，进而带动法兰传动轴旋转；一方面法兰传动轴通过传动轴、传动销带动偏心冲击锤高速旋转；另一方面带动外齿轮转动，与内齿轮壳体啮合，将一个较低的转速传递给内齿轮壳体，进而带动冲击传动轴以一个较低的转速转动；从而与偏心冲击锤形成转速差，产生冲击作用，并将碰撞产生的扭转振动通过冲击传动轴传递到下接头。本发明可以持续产生扭转冲击振动，提高钻头破岩效率，有效避免卡钻和粘滑现象产生。

主权项

1.基于涡轮与齿轮的扭力冲击器，其特征在于：所述的基于涡轮与齿轮的扭力冲击器由涡轮总成、转换接头（14）、冲击总成和组成，涡轮总成下端连接转换接头（14），转换接头（14）与短接头（16）相连，进而连接冲击总成；所述的涡轮总成包括涡轮壳体（1）、角接触球轴承（2）、防掉环A（3）、定位套A（4）、涡轮定子（5）、涡轮转子（6）、传动键（7）、定位套B（8）、矩形密封圈（9）、涡轮轴（10）、圆柱滚子轴承（11）、推力球轴承（12）、防掉环B（13），依次将涡轮转子（6）、涡轮定子（5）和定位套B（8）通过传动键（7）安装在涡轮轴（10）上，将防掉环A（3）安装在涡轮轴（10）的上部，将两个角接触球轴承（2）反向安装在涡轮壳体（1）和涡轮轴（10）上部，预先将定位套A（4）和矩形密封圈（9）安装到涡轮壳体（1）上，再通过花键配合将涡轮定子（5）放入涡轮壳体（1）内，从上到下依次将圆柱滚子轴承（11）、推力球轴承（12）和限位环（13）安装在涡轮轴（10）前段台阶，涡轮轴（10）下端与涡轮传动轴（15）螺纹连接；转换接头（14）上端与涡轮壳体（1）连接，下端与短接头（16）连接；所述冲击总成包括法兰传动轴（17），螺钉（18），外齿轮（19），螺母（20），下壳体（21），O型密封圈A（22），内齿轮壳体（23），组合轴承A（24），花键传动轴（25），径向轴承（26），花键传动块（27），冲击传动轴（28），偏心冲击锤（29），传动销A（30），传动销B（31），传动轴（34），组合轴承B（32），组合轴承C（33），冲击外筒（35），导流轴承组（36），导流套（37），O型密封圈B（39），止推轴承（38），O型密封圈C（40）；法兰传动轴（17）上部开有螺纹孔，与涡轮传动轴（15）下端通过螺纹连接，法兰传动轴（17）下端端面沿圆周方向开有3个均布的通孔；所述传动轴（34）上端设置有与法兰传动轴下端端面相同的3个均布通孔，传动轴（34）中部轴肩开有两个密封圈槽，传动轴下段在180°方向铣为平面，在另外180°方向上开有供传动销安装的槽；所述外齿轮（19）中心沿轴线方向开有通孔，通孔内安装固定有滑动轴承，外齿轮安装于法兰传动轴（17）和传动轴（34）之间，通过螺钉（18）和螺母（20）固定；所述内齿轮壳体（23）上端有与外齿轮（19）啮合的齿，内齿轮壳体中部设置有轴肩，内部在180°方向上开有两个扇形流道，内齿轮壳体（23）下部在180°方向上设置有两个相对槽；所述冲击外筒（35）上端圆周方向开有8个径向通孔，下端外圆周方向设置有两个在180°方向相对的突出传动块，与内齿轮壳体（23）下部的两个槽相配合，冲击外筒（35）内部中上段设置有内花键结构；所述花键传动轴（25）沿轴向方向开有与传动轴（34）相配合的通孔，上端开有与冲击外筒（35）相配合的外花键结构，下端同样设置为外花键结构；所述花键传动块（27）内部设置有与花键传动轴（25）下端相配合的内花建结构，外圆周方向上设置有周向台阶；所述冲击传动轴（28）内部为腔室结构，在上端周向方向上设置有与花键传动块（27）配合的台阶，中部设置有作为冲击座的周向台阶，冲击传动轴（28）下端设置有直螺纹，下端端面设置为内六角结构；所述偏心冲击锤（29）为空心结构，在外圆周方向上设置有与冲击传动轴配套的作为冲击锤的周向台阶，内部设置有传动销槽，在与之相对的180°方向上设置有滑动传动销槽；所述O型密封圈A（22）安装于传动轴（34）的密封圈槽内，组合轴承A（24）安装在传动轴（34）上中段，组合轴承B（32）安装在传动轴下端，花键传动轴（25）套在传动轴（34）上，花键传动块（27）内部与花键传动轴（25）配合，外部与冲击传动轴（28）配合；传动销A（30）、传动销B（31）分别安装在传动轴（34）的两个传动销槽内，偏心冲击锤（29）套在传动轴（34）下端外部，传动销A（30）卡在传动轴（34）的传动销槽内，传动销B（31）卡在传动轴（34）的滑动传动销槽内；配合好的传动轴（34）、传动销A（30）、传动销B（31）、偏心冲击锤（29）、组合轴承B（32）一齐装入冲击传动轴（28）腔室内；径向轴承（26）套在花键传动轴（25）上，通过花键传动轴（25）与冲击外筒（35）的中段轴肩固定；组合轴承C（33）套在冲击传动轴（28）下端，通过冲击外筒（35）下端轴肩固定；冲击外筒（35）套入内齿轮壳体（23）内；所述导流轴承组（36）套在内齿轮壳体（23）下段，通过内齿轮壳体轴肩定位，同时安装在下壳体（21）内部；所述下壳体（21）上端与短接头（16）通过螺纹连接，下端通过螺纹与导流套（37）连接；所述下接头（41）中心开有螺纹通孔，端面开有6个轴向通孔；所述止推轴承（38）安装在导流轴承组（36）和下接头（41）之间，所述O型密封圈安装在下壳体（21）和下接头（41）之间。